沸点

沸点

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 液体沸騰して気体に変化するときの温度のことで、物質ごとに固有の値を持っています。
  • 周囲の気圧の影響を強く受け、気圧が低くなると沸点も下がるという相関関係があります。
  • 沸騰が始まってから液体がすべて気体になるまでは、加熱を続けても温度は一定に保たれます。

解説

物質は温度の変化によって固体・液体・気体と状態を変えます。液体を加熱していくと、液体の表面だけでなく内部からも気化が始まる「沸騰」が起こります。このときの温度が沸点です。物理学的には、液体の蒸気圧が外部の圧力(気圧)と等しくなった状態を指します。標準的な1気圧(1013hPa)において、水の沸点100℃と定められています。

沸点は周囲の気圧によって変化します。例えば、標高の高い山の頂上では空気が薄く気圧が低いため、液体分子が空気中へ飛び出すのを抑える力が弱まり、100℃より低い温度で沸騰が始まります。また、沸騰している最中は、与えられた熱エネルギーがすべて状態変化(潜熱)のために消費されるため、液体が完全に蒸発するまで温度は上昇しません。水が水蒸気に変化すると、その体積は約1600倍に急増するという特徴もあります。

コラム

沸点の違いを利用して、混合物から特定の液体を分離する操作を「蒸留」と呼びます。例えば、水とエタノール混合物を加熱すると、沸点の低いエタノール(約78℃)が先に気体となって出てくるため、これを冷やして集めることで純度の高いエタノールを取り出すことができます。また、圧力鍋はこの原理を逆に応用し、鍋内部の圧力を高めることで沸点を100℃以上に上げ、短時間で調理を行う仕組みです。

小学生のみなさんへ

水などの液体を温めていくと、あわが出てはげしく沸騰ふっとうし始めます。このときの温度を「沸点」といいます。水の場合、ふつうは100度で沸騰します。

沸点は、まわりの空気の重さ気圧きあつ)によって変わるというおもしろい性質があります。空気がうすい高い山の頂上などでは、地面に近い場所よりも低い温度で沸騰してしまいます。たとえば、富士山ふじさんの頂上では、約88度でお湯がわいてしまうのです。

また、液体が沸騰している間は、いくら火を強めて温め続けても、温度は沸点より高くならず一定のままになります。これは、熱が液体を気体きたいに変えるために使われているからです。水が水蒸気すいじょうきになると、体積が約1600倍にもふくらむことも覚えておきましょう。

ルラスタコラム

高い山の頂上でお米をたこうとすると、100度になる前にお湯がわいてしまうので、しんが残ってうまくたけません。昔の人は、重い石をなべのふたにのせて、むりやり圧力をかけることで温度を上げて工夫していたそうですよ。

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